基于動(dòng)態(tài)GPS（RTK）測(cè)量的精度分析

摘 要：動(dòng)態(tài)GPS（RTK）測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域扮演著重要的角色，它改變了測(cè)量模式，為測(cè)繪工作奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，隨著此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，其測(cè)量精度得到了廣泛的關(guān)注。在此背景下，本文探討了基于動(dòng)態(tài)GPS（RTK）測(cè)量的精度，首先分析了GPS（RTK）的概況，根據(jù)影響GPS（RTK）測(cè)量精度的因素，提出了幾點(diǎn)建議，旨在指導(dǎo)日后的GPS（RTK）測(cè)量工作。

關(guān)鍵詞：GPS；RTK；測(cè)量；精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.037

0 引言

GPS（RTK）作為測(cè)量技術(shù)的一種，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如：高效、便捷、靈活等。隨著GPS（RTK）技術(shù)的發(fā)展，在工程測(cè)量中的應(yīng)用日漸廣泛，在地形測(cè)量、地籍測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)量與工程測(cè)量等諸多方面均扮演著重要的角色，它保證了測(cè)量的效率，提高了測(cè)量的質(zhì)量。但GPS（RTK）測(cè)量精度受誤差、整周模糊數(shù)及傳輸?shù)纫蛩氐挠绊懀瑸榱诉M(jìn)一步提高其測(cè)量精度，本文給出了幾點(diǎn)對(duì)策。

1 GPS（RTK）的概況

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，GPS定位技術(shù)在測(cè)量中的重要性日漸顯著，通過實(shí)踐與研究，在GPS定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了GPS（RTK）技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量工程具有積極的意義，縮短了工期、控制了成本、提高了效益，充分彰顯了GPS（RTK）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)態(tài)GPS（RTK）技術(shù)又稱載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，它能夠提供測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其精度達(dá)到了cm，在實(shí)際測(cè)量過程中，以基準(zhǔn)站為中心，呈放射狀，通過對(duì)GPS衛(wèi)星的連續(xù)觀測(cè)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至流動(dòng)站，此后用戶站借助無線電接收設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的接收，同時(shí)，結(jié)合相對(duì)定位原理，對(duì)整周模糊度、流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及精度進(jìn)行實(shí)時(shí)解算。GPS（RTK）測(cè)量系統(tǒng)是由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及軟件系統(tǒng)構(gòu)成的，其中的傳輸設(shè)備系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站的電臺(tái)組成的，它是最為關(guān)鍵的系統(tǒng)。

2 GPS（RTK）測(cè)量精度的影響因素及提高對(duì)策

2.1 誤差

RTK測(cè)量的誤差主要分為兩類，一類為同測(cè)站有關(guān)的誤差，另一類為同距離有關(guān)的誤差。

第一類誤差的影響因素主要有天線相位中心變化、信號(hào)干擾、多路徑誤差及氣象因素，其中影響最為嚴(yán)重的因素為多路徑誤差，它直接降低了測(cè)量的精度。多路徑誤差源于GPS接收機(jī)天線所處的環(huán)境，如果天線處于高大建筑物、大面積水面等環(huán)境，此時(shí)的電磁波反射作用較強(qiáng)，天線接收的信號(hào)不僅有衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，還包括反射體反射的電磁波，在兩種信號(hào)疊加的情況下，測(cè)量誤差隨之出現(xiàn)。對(duì)于多路徑誤差而言，其范圍為1-5cm，其周期性變化在5-20min，因此，它對(duì)RTK測(cè)量的影響較為嚴(yán)重。

第二類誤差主要分為軌道誤差、對(duì)流層誤差及電離層誤差等。由于軌道誤差的影響較小，可以忽略不計(jì)。對(duì)流層誤差主要受點(diǎn)間距離與高差的影響，其范圍在3×10-6D左右；受電離層誤差是受太陽黑子活動(dòng)的影響而出現(xiàn)的，其范圍為5×10-6D-50×10-6D。

為了削弱電離層與對(duì)流層誤差，可借助不同的校正方法及有效措施，同時(shí)也可以限制作業(yè)半徑得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 整周模糊數(shù)

通常情況下，地面兩點(diǎn)間距離較短時(shí)，系統(tǒng)可以模擬對(duì)流層、電離層的影響，此時(shí)的影響可以通過差分處理進(jìn)行消除，但電離層的電子含量有所不同，而電子含量的劇烈變化，會(huì)對(duì)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的衛(wèi)星信號(hào)造成不同程度的影響。如果電離層中的電子含量活動(dòng)劇烈，要延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，以便于固定整周模糊值。同時(shí)實(shí)踐可知，整周模糊數(shù)值的確定受接收機(jī)類型、觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量、基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的距離及RTK軟件質(zhì)量，一般來說，雙頻接收機(jī)的初始化時(shí)間短于單頻的，衛(wèi)生數(shù)量越多，RTK的精度越高，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站二者的距離越短，初始時(shí)間越短。

2.3 傳輸

在RTK測(cè)量過程中，基準(zhǔn)站發(fā)送的信號(hào)傳送至流動(dòng)站，在其接收后，方可確定觀測(cè)點(diǎn)的位置，因此，RTK測(cè)量精度受基準(zhǔn)站播放信號(hào)的影響，同時(shí)，此因素也影響著RTK的測(cè)程。通常情況，RTK的均標(biāo)稱測(cè)程為15km，但要結(jié)合實(shí)際的情況，如果地形過于復(fù)雜，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站二者間的障礙物較多，此時(shí)二者間的通訊受諸多障礙物的影響，進(jìn)而播放的信號(hào)也將受到影響，因此，工作半徑要適當(dāng)減小。通過實(shí)驗(yàn)可知，在平坦地區(qū)，TRK的作業(yè)半徑范圍為5-8km，而在復(fù)雜地區(qū)，其范圍<3km。

RTK測(cè)量誤差呈均勻分布，并且具有一定的獨(dú)立性，此時(shí)測(cè)量的精度較高，為了進(jìn)一步提高其測(cè)量精度，在明確上述影響因素的同時(shí)，要采取以下對(duì)策：其一，保證控制點(diǎn)分布的合理性，控制點(diǎn)是RTK測(cè)量的主要數(shù)據(jù)來源，為了保證基準(zhǔn)站和流動(dòng)站二者間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確交換，要調(diào)整控制點(diǎn)間的距離，并根據(jù)測(cè)區(qū)的環(huán)境，對(duì)控制點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此滿足精準(zhǔn)測(cè)量的需求。其二，科學(xué)選擇基準(zhǔn)站的位置，基準(zhǔn)站要與高大建筑物、大面積水域等保持一定的距離，可以選擇草地、灌木叢等位置，此時(shí)的植被能夠?qū)ξ⒉ㄐ盘?hào)能量進(jìn)行吸收，同時(shí)其反射能力較差，再者，要避免山坡、山谷與盆地等位置，在此情況下，多路徑誤差將得到有效的規(guī)避。其三，適當(dāng)限制作業(yè)半徑，為了保證RTK測(cè)量精度，要根據(jù)不同的作業(yè)區(qū)域選擇適合的工作半徑。其四，復(fù)核觀測(cè)的結(jié)果，對(duì)于RTK測(cè)量而言，其具有便捷、快速與實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，但在作業(yè)中仍不可避免的會(huì)出現(xiàn)粗差，為了提高測(cè)量精度，可通過復(fù)核的方式或者兩側(cè)觀測(cè)法，以此保證測(cè)量質(zhì)量。

3 總結(jié)

綜上所述，動(dòng)態(tài)GPS（RTK）測(cè)量的精度受諸多因素的影響，主要有誤差、傳輸及整周模糊數(shù)等，為了提高測(cè)量精度，要選擇有效的措施。相信，隨著動(dòng)態(tài)GPS（RTK）測(cè)量精度的提高，我國(guó)測(cè)繪工作的效果將更加顯著。

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作者簡(jiǎn)介：劉國(guó)慶（1965-），男，江蘇江都人，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向：礦井測(cè)量、GPS應(yīng)用。endprint